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基于工业水处理中浅除盐技术分析
作者: 湖南固特瑞 浏览量:6166 发布时间:2018-01-16
1 阻垢剂
阻垢剂是一类能阻止水中致垢盐类在设备表面沉积的物质。一般认为,阻垢剂起阻垢作用是因为它对水中金属离子有螯合作用、对微晶有吸附分散作用和晶格畸变作用。
经过半个多世纪的发展,阻垢剂的研究开发和应用已取得一定的成果。近年来,阻垢剂的品种丰富多样,在工业水处理及环保要求的推动下,阻垢剂朝着多功能、高效、环保的方向发展[1]。
1.1 有机膦酸盐类
有机多元膦酸盐是目前国内外产量最大、应用最广的水处理剂,具有良好的化学稳定性、耐高温性,用量少、具缓蚀作用。此外,有机多元磷酸盐对钙、镁、锌、铁等许多金属离子具有优异的螯合能力,故大量用于水处理中。
(1)羟基乙叉二膦酸
羟基乙叉二膦酸(HEDP)是目前我国工业循环冷却水处理中应用最广的一种有机多元膦酸,对抑制碳酸钙、水合氧化铁等的沉积有很好的效果。HEDP广泛应用于电力、化工、冶金、化肥等工业循环冷却水系统及热水锅炉、换热器等的阻垢和缓蚀。
(2)氨基三甲叉
膦酸氨基三甲叉膦酸(ATMP)不易水解,耐高温,低毒或无毒,对碳酸盐的防垢效果特别好,且具有一定的缓蚀性能,可作为硬度大、矿化度高、水质条件恶劣等用水系统的阻垢剂,如工业循环冷却水、油田注水、印染用水等。
(3)乙二胺四甲叉膦酸
乙二胺四甲叉膦酸(EDTMP)能与铁、铜、锌、铝、钙、镁等离子中的) 个或多个金属离子螯合,形成立体结构的双环或多环螯合物可分散于水中,使水垢的正常结晶破坏,有效地抑制各种盐垢的生成。EDTMP化学稳定性好,在高含量时还具有缓蚀性能,可作为工业循环冷却水、锅炉用水、电厂循环水及印染行业的阻垢缓蚀剂。
(4)多氨基多醚基甲叉膦酸
进入上世纪90 年代,以多氨基多醚基甲叉膦酸(PAPEMP)为代表的新型含醚有机膦酸的发展颇引人关注,由于醚键的引入使有机膦性能有了突破性进展。PAPEMP具有很好的钙容忍度和优异的阻垢、分散性能,它是作为优异的碳酸钙阻垢剂引入冷却水领域的。
1.2 聚合物类阻垢剂
聚合物阻垢剂具有阻垢效果好、热稳定性高、用量少等优点,被广泛应用于石化、化肥、电力等冷却水系统[2]。
(1)羧酸类聚合物阻垢剂
羧酸类聚合物阻垢剂是丙烯酸(AA)、马来酸或马来酸酐(MA),在引发剂作用下,通过均聚或与其他单体共聚形成的一类水溶性高分子化合物。该类阻垢剂中的羧基官能团对Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe3+等离子具有较强的螯合能力,不仅有分散、凝聚作用,还能在无机垢结晶过程中干扰晶格的正常排列,从而起到阻垢作用。
(2)膦基羧酸聚合物阻垢剂
有机膦酸和聚羧酸是工业水处理中较为常用的水处理剂。但随着工业处理及环保要求的提高,综合了有机膦酸和聚羧酸两者优点,具有多项水处理功能的膦基羧酸聚合物正逐步发展。
(3)含磺酸基团的聚合物阻垢剂
羧酸类均聚物阻垢剂在高钙、高pH值条件下会产生难溶的钙凝胶,有机膦酸阻垢剂在磷系、锌系配方处理系统中会产生磷酸钙垢和锌垢。而含磺酸基团的聚合物阻垢剂,则能有效防止钙凝胶的生成,对.p,s,Ca,Ba,Mg等盐垢,特别是对磷酸钙垢和铁垢有良好的抑制作用,且能有效地分散颗粒物,能稳定金属离子和有机膦酸。
2 缓蚀剂
在整个水处理化学品中,缓蚀剂所占的分额最大,经过半个世纪的研究开发,主要形成了无机缓蚀剂(磷酸盐、锌盐、亚硝酸盐、钼酸盐、钨酸盐、铬酸盐等)和有机缓蚀剂(有机膦酸盐类、有机羧酸类及含磷共聚物类等)。由于自身缺陷的存在,水处理缓蚀剂从最初的铬酸盐、聚磷酸盐到有机膦酸盐;从高磷、含金属的配方到低磷、全有机配方;从单一配方到复合配方,显示出水处理缓蚀剂正朝着多品种、高效率、低毒性等方向发展[3]。
(1)PBTCA
PBTCA是20世纪70年代后期开发应用的水处理剂。PBTCA分子中同时引入-PO3H2基团和CO2H基团,因此具有独特的缓蚀阻垢性能。其缓蚀效果、耐氧化性均优于HEDP和ATMP等第一代产品,且稳定性能高,并具有优异的稳定锌离子作用。
(2)HPA
HPA化学稳定性好,不易分解成正磷酸盐。同时它能在水中形成金属保护膜,有效防止金属腐蚀,与HEDP和PBTCA相比,缓蚀能力大大提高。它能适用于软水、低硬度水,毒性低,相溶性好,与Zn2+复配增效作用明显。HPA是目前缓蚀性能最好的膦系产品。国外合成过程因涉及到剧毒的氰化物,易造成环境污染;且工艺路线复杂,反应条件苛刻。殷德宏等以二烷基亚磷酸酯与乙醛酸为原料,经一步反应得到HPA。
(3)POCA
POCA是20世纪90年代开发的一种大分子有机膦酸。其结构特点是,将具有缓蚀性能的膦酰基和具有阻垢分散性能的羧基、酯基和磺酸基等官能团,通过自由基共聚反应引入到同一分子中,是一种兼具阻垢和缓蚀的多功能的低磷水处理化学品,同时也是一种有效的锌盐稳定性。
(4)共聚物缓蚀剂
人们发现某些共聚物不但具有阻垢分散作用,而且还具有缓蚀作用,因此近年来国外大力研究共聚物缓蚀剂,以代替无机磷酸盐、锌盐、有机磷酸盐或磷酸酯等缓蚀剂,用于配制不含有机磷的全有机配方。如粟田公司的马来酸# 戊烯共聚物、不饱和酚# 不饱和磺酸和不饱和羧酸共聚物;片山公司的聚烷撑二醇丙烯醚# 不饱和羧酸共聚物。除以上所述新型缓蚀剂外,还有氨基磷酸、烷基环氧羧酸酯、无磷钨系缓蚀剂、有机硅缓蚀剂等。
4 结语
在过去的几十年中,中国水处理剂发展已于了长足的进步,随着水处理技术的不断发展,我国水处理剂的研究成果也不断丰富。但是因发展时间较短的原因,我国的水处理剂技术暂时较为落后。为符合我国可持续发展战略要求,水处理技术的发展应该向绿色环保、无毒、污染等方向不断提升[4]。
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